Введение к работе
Актуальность исследования
По данным и отечественных, и зарубежных специалистов значительный процент детей раннего возраста характеризуется нарушениями здоровья, а практически у половины детского населения выявляются факторы риска ухудшения психофизиологических функций, что становится причиной различных поведенческих отклонений, мешающих полноценной социальной адаптации детей в семье и детском коллективе. Несмотря на значительный интерес, методология и методы работ с пограничными состояниями здоровья детей и взрослых остаются по-прежнему слабо разработанными. В связи с этим особенно актуальна область исследований, направленная на понимание общих и частных, индивидуальных механизмов онтогенеза человека, лежащих в основе обеспечения констант внутренней среды организма, формирования свойств высших психических функций, механизмов, определяющих адаптационную пластичность при изменении условий жизнедеятельности. Развитие системного подхода в науках о биологических системах (Анохин, 1968; Судаков, 1984) позволило подойти сегодня к методологии интегративной физиологии, рассматривающей, в том числе – человека, в контексте всего спектра действующих на него сил, с учетом витальных и социальных потребностей (Батуев, 1973; Ильин, 1978; Коган, 1988; Кураев, 2000).
Актуальность исследований человека в динамике онтогенеза определяется фундаментальной значимостью раскрытия механизмов роста и развития в динамике адаптации к факторам внешней среды, часть из которых в зависимости от контекста ситуации и готовности системы к реакции на них могут выступать в качестве экстремальных. Следует подчеркнуть, что в ряде случаев поступление в школу является достаточно существенным фактором для разрушения механизмов адекватной, полноценной адаптации и компенсации, становится причиной снижения качества и количества здоровья ребенка, деформации его дальнейшего развития (Жданова, 1990; Каган, 1995; Казин, 2003 и др.). Компоненты образовательной среды и их комплекс являются факторами, значимо влияющими на развитие ребенка. Углубление дезадаптации ребенка в условиях образовательного учреждения влечет за собой повышение вероятности формирования девиантных, адиктивных форм поведения (Егоров 2005, 2006).
Попытки определиться с системой описания процесса развития ребенка и выделить основные функциональные возможности этапов этого развития привели к формированию достаточно самостоятельных предметных областей – возрастной морфологии и физиологии развития (Антропова, 1977; Громбах и др., 1974; Аршавский, 1975; Любомирский, 2000; и др.). Ключевым понятием в теории и практике возрастной физиологии, особенно в контексте готовности ребенка к школе, все более уверенно становится категория функциональной зрелости (Маркосян, 1974; Громбах, 1976; Кардашенко, Вишневецкая, 1976; Антропова, 1977; Шаханова и др., 2001 и др.). Проблема незрелости ребенка акцентирует внимание исследователей на круг проблем, распространяющихся гораздо шире детского периода развития и влияющих на взрослую жизнь человека. Речь идет о причинах наблюдаемой неадекватности реакций человека на предъявляемую тестирующую нагрузку. Особую актуальность решение этих вопросов приобретает в контексте становления концепции современной общеобразовательной школы, формирования и реализации Национального проекта «Образование».
Несмотря на значительный период истории электроэнцефалографии, метод продолжает занимать одно из основных мест в комплексных описаниях функционального состояния человека, при познании механизмов адаптивных реакций, цикла сон - бодрствование, интеллектуальной деятельности и т.д. (Фарбер и др., 1972; 1991; 2001; Ливанов, 1972; 1982; Лебедев и др., 1997; Шеповальников, Цицерошин, Апанасионок, 1979; Кирой 1998; Лукашевич и др., 1994; Мачинская и др., 1996, 1997; Дорохов, 2002; и др.). Но, все в большей степени становятся актуальными исследования, направленные на понимание индивидуальных феноменов нормы и патологии, темпов развития центральной нервной системы и т.д. (Горбачевская и др., 1996; Зенков и др., 1991; Дубровинская, 1985; Barkley, 1998; 2000; Clarke et al. 1998; Мачинская, 2001; Ulrich, 2001; Цицерошин, Шеповальников, 2009; Горст, 2006). В качестве одного из перспективных направлений развития возрастной физиологии представляется полисомнографическое исследование ночного сна ребенка, процессов засыпания и пробуждения (Коган и др., 1978; Карманова, Оганесян, 1994; Вейн, 2003; Ковальзон 1993; 1999; Вербицкий, 2003; 2008; Shepovalnikov, Golbin, 2004).
Актуальность исследования в целом определяется неразработанностью подходов к описанию и оценке созревания регуляторных систем мозга ребенка в рамках представлений о циркадианном гомеостазе. В ряде исследований лишь постулируется гомеостатический характер регуляции параметров жизнедеятельности высших млекопитающих, приводятся отдельные факты общего характера нарушений структуры сна при различных чрезвычайных или патологических факторах, проявляющихся в параметрах бодрствования (Карманова, Оганесян, 1994).
Цель работы: исследовать нейрофизиологические механизмы созревания центральной нервной системы ребенка, лежащие в основе становления его высшей нервной деятельности, психофизиологических свойств саморегуляции бодрствования и ночного сна, обеспечивающих адаптацию к обучению в начальной школе.
Задачи исследования:
1. Провести лонгитюдное исследование морфологического, физиологического и психологического развития детей в динамике обучения с первого по четвертый класс (6 - 11 лет), определить причины, лежащие в основе дезадаптации к условиям начальной школы.
2. Сформулировать концептуальные представления о значимости механизмов циркадианного гомеостаза для обеспечения полноценной адаптации ребенка к условиям образовательного учреждения. Исследовать полиграфические параметры ночного сна детей в динамике их индивидуального развития, на фоне выраженных дезадаптивных проявлений.
3. Исследовать нейрофизиологические механизмы тех расстройств формирования высшей нервной деятельности в цикле сон-бодрствование, которые обуславливают ограничения адаптационных возможностей детей к условиям начальной школы, вплоть до возникновения у них нарушений, протекающих по типу «минимальных мозговых дисфункций».
4. Исследовать проявления этапности созревания основных проявлений высшей нервной деятельности детей младшего школьного возраста, определяющих успешность их адаптации к условиям образовательного учреждения.
5. На примере детей младшего школьного возраста расширить психофизиологические представления о здоровье человека. Разработать технологию мониторирования соматического и нейрофизиологического развития, становления высших психических функций ребенка в процессе его адаптации к образовательной среде начальной школы.
Основная гипотеза исследования. Использование комплексного методического подхода исследования соматических, нейро- и психофизиологических параметров позволяет описывать темпы и качество развития детей в диапазоне 6 - 11 лет, объединяющем годы первого и второго детства, проводимые в начальной школе (младший школьный возраст), и выявлять причины дезадаптивного поведения. Нарушения развития детей, включая становление свойств высшей нервной деятельности, актуализируются при напряжении адаптации к школьным условиям и проявляются в устойчивом комплексе электрофизиологических и поведенческих проявлений высшей нервной деятельности в бодрствовании и во сне, причины которых с высокой вероятностью определяются незрелостью функциональных возможностей центральной нервной системы. Деформации развития центральной нервной системы, объединяемые понятием «минимальные мозговые дисфункции» (ММД), благодаря ее высокой пластичности и широким компенсаторным возможностям, проявляются в конечном числе форм: в расторможенном, гиперактивном поведении, в низком качестве произвольной саморегуляции.
На защиту выносятся следующие основные положения
1. Успешность функционирования ребенка в условиях образовательного учреждения в значительной степени определяется сформированностью его адаптационных возможностей, уровнем развития структур и степенью зрелости функций центральной нервной системы, свойств высшей нервной деятельности.
2. Несформированность неокортикального контура регуляции проявляется не только в параметрах биоэлектрической активности мозга в спокойном состоянии и на фоне функциональных нагрузок, в измененном поведении, но и искажает параметры циркадианного гомеостаза – структура сна остается незрелой, ночной сон неэффективен, качество бодрствования снижено, дневная сонливость высокая. Электрофизиологические проявления развития и функционального созревания центральной нервной системы играют ведущую роль в оценке адекватности развития ребенка, в решении на базе образовательных учреждений практических задач по формированию, развитию и сохранению его здоровья.
3. Неадекватное развитие центральной нервной системы, в первую очередь, незрелость неокортикальной регуляторной системы, таламокортикальных синхронизирующих образований определяют формирование у детей младшего школьного возраста комплекса нарушений, включая расстройства, классифицируемые как «минимальные мозговые дисфункции».
4. Развивается психофизиологическая концепция здоровья – понятия, интегрирующего способности человека оптимально функционировать в условиях, адекватных уровню его онтогенеза, важнейшего компонента развернутого анализа адаптационных возможностей ребенка, решения практических задач современной возрастной физиологии.
Научная новизна работы
1. Впервые предложен метод мониторинга и комплексная шкала оценки адекватности развития ребенка в условиях психосоциальных проблем, связанных с обучением в начальной школе. Указанная шкала основана на качественном и количественном описании нарушений адекватности развития и созревания высших уровней регуляторной системы головного мозга, определяющих свойства высшей нервной деятельности и общую адаптационную пластичность ребенка.
2. Впервые процесс развития и функционального созревания ребенка оценивается не только с позиции прогрессивного расширения его функциональных возможностей в бодрствовании, но и с точки зрения возрастной реорганизации ночного сна в рамках представлений о циркадианном гомеостазе. Для детей с признаками функциональной незрелости регуляторной системы неокортекса характерны: нарушения адекватности ритмогенеза ЭЭГ сна, нарушения в циклической организации сна, низкая эффективность ночного сна. Характер бодрствования в условиях стрессоподобных признаков дезадаптации оказывает влияние на качество последующего сна. Именно сочетание анализа особенностей функционирования детей в рамках модели начальной школы с исследованиями полиграфических параметров их ночного сна дает возможность выявить высокую значимость созревания фронтального неокортекса и таламо-кортикальной функциональной системы мозга в обеспечении адекватности их развития.
3. Рассмотрение процесса развития и функционального созревания детей во всем цикле сон - бодрствование позволило углубить и детализировать диагностические возможности электроэнцефалографии. Описанные в процессе лонгитюдного исследования детей возрастные изменения параметров суммарной биоэлектрической активности в своем качественном и количественном выражении являются важнейшими компонентами целостного описания развития центральной нервной системы, индивидуальных особенностей созревания высших психических функций, позволяют формировать представления о здоровье ребенка.
4. Уточнены представления о нарушении развития по типу «минимальных мозговых дисфункций» как полиэтиологичном явлении, лежащем в основе сужения адаптационной пластичности детей младшего школьного возраста. Использование такого подхода для описания проблем развития и функционального созревания ребенка является перспективным для скрининг-диагностики в условиях образовательных учреждений, так как он позволяет отметить ведущую роль эндогенной несостоятельности сложной координирующей функции центральной нервной системы, высших уровней регуляторной системы мозга в условиях психоэмоциональных перегрузок.
5. На основе обобщения и углубления физиологических представлений об адаптационных возможностях ребенка, развивается психофизиологическая концепция здоровья, как функции гармоничного развития и адекватного созревания организма, центральных регуляторных систем.
Теоретическое и практическое значение работы.
Теоретическая значимость работы определяется расширением представлений о механизмах развития детей на примере младшего школьного возраста, проявлениях эффектов функционального созревания различных систем, становления свойств высшей нервной деятельности в диапазоне цикла сон - бодрствование, решением проблемы своевременного выявления дезадаптивного, неадекватного поведения детей в условиях образовательного учреждения. Экспериментально показана и обоснована гипотеза «минимальных мозговых дисфункций», как результата нарушения развития центральной нервной системы, незрелости фронтального неокортекса как компонента высших механизмов координации и торможения, что и определяет формирование на уровне поведения: гиперактивные проявления, низкий уровень саморегуляции. Разрабатываемая концепция здоровья человека в контексте раскрытия его адаптивных возможностей, способности адекватно функционировать в заданных условиях имеет значение для физиологии, психофизиологии, педагогики, для решения широкого круга проблем адаптации живых систем.
Практическая значимость работы определяется расширением представлений о нейрофизиологии онтогенеза человека в цикле сон - бодрствование; разработанные критерии адекватности индивидуального развития детей позволяют получать адекватные оценки темпов и качества их развития, осуществлять прогноз успешности обучения и воспитания; обоснованно использовать направленные коррекционно-развивающие психофизиологические технологии. Разработанная технология позволяет формировать нормативную базу в отношении комплексов параметров любой выборки обследуемых, что может быть использовано при решении задач профессионального отбора, отработки режимов труда и отдыха, при обеспечении испытаний новых фармакологических средств.
Результаты выполнения работы использовались в рамках Федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997 - 2000 годы», научно - технических программ Министерства общего и профессионального образования РФ (1998–2002 гг.), НТП 420.99 «Валеология. Физиологические механизмы деятельности, развития и устойчивости организма человека» (Приказ МОиПО РФ №570 от 02.03.98; 1998 - 1999), НТП.420.99 «Валеология: психофизиология организации, реализации и коррекции поведения человека в онтогенезе, в зависимости от влияния наследуемых, социальных и природных факторов» (Приказ МОиПО РФ №158 от 21.09.99; 1999 - 2003), «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма (204) «Технологии живых систем» (2001 - 2003). «Научное, научно - техническое, материально - техническое и информационное обеспечение системы образования», подпрограмма 2. «Научное и научно - методическое обеспечение индустрии образования» (1999 - 2003). Материалы диссертации широко использовались в 1998 - 2008 г.г. в образовательном процессе Ростовского государственного университета.
В настоящее время, развитие работ по теме диссертации имеет свое приложение к реализации проектов Института аридных зон Южного научного центра РАН.
Апробация работы. Результаты работы представлялись на Съездах физиологического общества им. Павлова (Москва, 1994; Ростов-на-Дону, 1998; Казань, 2001; Москва, 2007; Калуга, 2010), на Международных конференциях, посвященных 55-летию и 60-летию Института возрастной физиологии РАО «Физиология развития человека» (Москва, 2000, 2004), на XXX Всероссийском совещании по проблемам высшей нервной деятельности (С.-Петербург, 2000), на Всероссийской научно-практической конференции «Укрепление здоровья в школе» (Казань, 2000), на Региональных научно-практических конференциях «Проблемы валеологии в образовательных учреждениях Северного Кавказа» (Ростов-на-Дону, 1999, 2000, 2001, 2002), на Международной конференции «Клинические нейронауки: нейрофизиология, неврология, нейрохирургия» (Гурзуф. 2003); на II и III Всероссийских научно-практических конференциях «Функциональное состояние и здоровье человека», 2008, 2010, г. Ростов-на-Дону; на V-ой Российской (с международным участием) школе-конференции «Сон - окно в мир бодрствования», 2009, г. Ростов-на-Дону; на VII Всероссийской конференции «Актуальные проблемы сомнологии», 2010, г. Москва. Разработанные при участии соискателя диагностические программно-аппаратные средства демонстрировались на Выставке-презентации Минобразования РФ «Индустрия образования» (Орел, 1999; Москва, 2002) и «Технологии живых систем (Москва, 2002); Выставке-ярмарке «Современная образовательная среда», Москва, ВВЦ, 2001, 2002, 2003 (серебряная медаль).
Практические результаты исследования легли в основу реализации гранта РГНФ – поддержка издания научных трудов (№ 04-06-016010Д) «Издание книги: Виктора Борисовича Войнова «Психофизиологические методы оценки здоровья детей младшего школьного возраста»».
Результаты исследований в разные годы апробировались на базе образовательных и медицинских учреждений: 1996–2000 годы – на базе Ростовской средней школы гуманитарного образования «Источник»; 2001 год – №1 и №3 г. Аксая Ростовской области; №14 г. Новочеркасска Ростовской области; 2003 – на базе дошкольного образовательного учреждения №111 «Нивушка»; 2003 - 2006 года – на базе интерната Ростовского психолого-педагогического и медико-социального (ППиМС) центра (в настоящее время – ГОУ РО для детей, нуждающихся в психолого-педагогической и медико-социальной помощи «Областной центр психолого-педагогической реабилитации и коррекции» Министерства общего и профессионального образования Ростовской области, г. Ростов-на-Дону); 2004 - 2006 – на базе Ростовский НИИ акушерства и педиатрии Министерства Здравоохранения Российской Федерации.
Публикации. Основные теоретические положения диссертации и результаты исследования нашли отражение в 114 работах автора, в том числе монографии – объемом 13,1 п.л., 17 статьях, рекомендованных ВАК МО РФ для публикации материалов докторских диссертаций, объемом 6,15 п.л., 8 учебно-методических пособиях, объемом 46 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы – «Методы и организация исследований», шести разделов собственных результатов, заключения, выводов, списка литературы, приложений. Основное содержание работы отражено на 325 страницах, дополнительно представлено 8 Приложений на 23 страницах. Список использованных литературных источников – 619 публикаций, из которых 268 – на иностранных языках. Диссертационное исследование проиллюстрировано по тексту диссертации 39 таблицами (и 5 таблицами в приложениях) и 34 рисунками (и 12 рисунками в приложениях).
